美国国家工程院（The United States National Academy of Engineering）将电力系统和地面交通认定为20世纪最关键的两项工程技术成果。这两大领域在各自相对独立的发展过程中，分别构筑了社会最重要的基础设施，广泛地服务于社会并满足经济发展的各种需要，而它们之间的交互作用有限。在过去的十年间，我们见证了集这两大系统于一身的插电式电动汽车（Plugin Electric Vehicle，PEV）获得了社会的广泛关注，这主要得益于PEV在经济和环境方面的诸多效益优势。具体而言，这种趋势的主要驱动因素包括因碳排放增加而引起的环境问题，对原油能源的过度依赖，因石油市场波动带来的不良影响，以及电网现代化和可再生能源一体化的转变。将PEV整合到现有的电网系统中需要进行整体分析，这是由于PEV 会在两个很复杂的系统电力系统和交通系统之间产生更复杂的交互作用。为了形成各种调度和管理决策，需要使用跨学科的方法和决策机制。从电动汽车的角度来说，确保用户理想的续驶里程是最应优先考虑的因素，因此续驶里程这个因素极大地推动了车辆动力总成由传统内燃机向电动机转变。电动汽车有两个主要部件车载电池和电力电子设备，车载电池用于存储所需能量，电力电子设备能够实现有效的能量转换。电动汽车和电网之间的相互作用由充电桩实现，而充电桩的设计应满足各种充电时间段的需求和PEV的技术要求。充电桩具备双向能量转换能力时，也可以允许车辆在某些特定情况下将车载电池内的电能注入电网。因此，由于这种双向充电功能，车载电池是PEV技术中颇为关键的使能组件，其中电池容量、各种节能措施以及电池成本是影响PEV销售和市场占有率的主要因素。上述各种因素相结合反映了PEV的复杂性。对于含有大量PEV的交通系统，这些因素将进一步与其他多个资源管理相关的问题相结合。具体而言，车辆将由电网提供能源，而充电设施扮演着负责电网与车辆之间电力传输的角色，因此充电桩的设计、规划和操作显得尤其重要，如果设计不当，这些设施可能无法充分利用电网资源，甚至使电网处于过载状态。要解决这些问题，充电站需要配备辅助设备（例如能量存储单元）以保护电网，避免因客户集中用电引起过载，这又增加了设计的复杂性。同时，设计充电站网络还受到其他实际情况的约束，例如在不同区域中客户密度不均，网络运营商可能需要通过货币激励政策或改变其优先选择服务的位置来影响客户的选择。关于PEV，除了要考虑技术需求和经济效益外，还应认真考虑人为因素。例如，尽管PEV在经济上是可行的，但是许多用户若购买PEV后需要改变驾驶习惯，这很有可能会延迟或者降低主流人群对电动汽车的接纳程度。对PEV技术的补贴政策在早期可能会有所帮助，但是要获得主流客户的认可，就必须对经济、社会和技术进行综合研究。对此，本书将从下列三个维度全面描绘让大众人群能够接纳PEV所面临的挑战和机遇：①技术层面；②经济层面；③社会层面。本书的第1、2、3、4、9章阐述PEV在技术上遇到的各种困难和挑战。第5、6、7、8、10、11、12章侧重于阐述PEV在经济层面所面临的各类问题。第13章则着重对PEV在社会层面所面临的挑战进行讨论。值得注意的是，这三个层面在部分章节会有交叉，例如第9章通过对车载电池衰减的考量，进而优化经济效益和利润率。第1章开篇引入插电式电动汽车的概念介绍，对PEV与传统燃油车之间的优势和劣势进行对比，提供了各种不同类型PEV的历史背景，并对当前PEV车型和市场发展趋势进行了整体的介绍。第2章致力于对PEV关键技术的解读，前半部分着重介绍电池技术，后半部分主要介绍动力传动技术和电动汽车供电设备。第3章侧重对PEV与电网的集成过程中的障碍和难点进行阐述，并简要分析PEV集成到电网可能产生的负面影响。第4章主要讲解PEV的成本控制模型（例如电池衰减模型和不同的价格机制）。第5章是一个过渡，从技术层面过渡到经济层面，并提供了详实的容量规划、需求控制以及与充电效率控制相关的研究。第6章主要针对各种消费层级的客户在大规模充电设施基础上提供容量规划策略。第7章对快速充电站的容量和电能存储规模进行研究。第8章讨论了基于成本价格模型的充电网络需求控制策略。第9章侧重在对快速充电站的充电使用率的控制优化。第10章描述了充电站网络的优化布局。第11章主要通过成本价格机制搭建了充电网络的负载均衡架构。PEV车载电池可以与电网实现相互补充，例如削峰填谷、存储和应急备份。基于此功能的应用，第12章主要集中在对车网、车楼、车车、车家之间的能量传递进行阐述。第13章主要针对在设计和运营PEV网络时所涉及的社会因素进行剖析。我们向所有帮助和支持我们完成这本书的同仁表示衷心的感谢！虽然无法一一列出他们的姓名，但我们心存感激。感谢Artech House Inc和Aileen Storry的工作人员为本书出版所提供的帮助和支持。最后，感谢本书的匿名评审专家，他们提出的宝贵意见使本书更加完善！
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